建筑外窗抗风压性能计算书c2Word文件下载.docx
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(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.1.1-2)
1.1基本风压W0=400N/m^2
(按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定,采用50年一遇的风压,但不得小于0.3KN/m^2)
1.2阵风系数计算:
1)A类地区:
βgz=0.92*(1+2μf)
其中:
μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z为安装高度;
2)B类地区:
βgz=0.89*(1+2μf)
μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z为安装高度;
3)C类地区:
βgz=0.85*(1+2μf)
μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z为安装高度;
4)D类地区:
βgz=0.80*(1+2μf)
μf=0.5*35^(1.8*(0.14))*(z/10)^(-0.30),z为安装高度;
本工程按:
C类有密集建筑群的城市市区取值。
安装高度<
5米时,按5米时的阵风系数取值。
βgz=0.85*(1+(0.734*(10/10)^(-0.22))*2)
=2.0978
(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.5.1规定)
1.3风压高度变化系数μz:
μZ=1.379*(z/10)^0.24,z为安装高度;
μZ=(z/10)^0.32,z为安装高度;
μZ=0.616*(z/10)^0.44,z为安装高度;
μZ=0.318*(z/10)^0.6,z为安装高度;
μZ=0.616*(10/10)^0.44
=0.616
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1的规定,μZ取最小值0.74
1.4风荷载体型系数:
μs=1.2
(按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1规定)
1.5风荷载标准值计算:
Wk(N/m^2)=βgz*μS*μZ*w0
=2.0978*0.74*1.2*400
=745.139
2风荷载设计值计算:
W(N/m2)=1.4*Wk
=1.4*745.139
=1043.1946
二、门窗主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力校核:
1校验依据:
1.1挠度校验依据:
1)单层玻璃,柔性镶嵌:
fmax/L<
=1/120
2)双层玻璃,柔性镶嵌:
=1/180
3)单层玻璃,刚性镶嵌:
=1/160
fmax:
为受力杆件最在变形量(mm)
L:
为受力杆件长度(mm)
1.2弯曲应力校验依据:
σmax=M/W<
=[σ]
[σ]:
材料的抗弯曲应力(N/mm^2)
σmax:
计算截面上的最大弯曲应力(N/mm^2)
M:
受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)
W:
净截面抵抗矩(mm^3)
1.3剪切应力校验依据:
τmax=(Q*S)/(I*δ)<
=[τ]
[τ]:
材料的抗剪允许应力(N/mm^2)
τmax:
计算截面上的最大剪切应力(N/mm^2)
Q:
受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力(N)
S:
材料面积矩(mm^3)
I:
材料惯性矩(mm^4)
δ:
腹板的厚度(mm)
2主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
因建筑外窗在风荷载作用下,承受的是与外窗垂直的横向水平力,外窗各框料间构成的受荷单元,可视为四边铰接的简支板。
在每个受荷单元的四角各作45度斜线,使其与平行于长边的中线相交。
这些线把受荷单元分成4块,每块面积所承受的风荷载传递给其相邻的构件,每个构件可近似地简化为简支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷载。
这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度,结果偏于安全,可以满足工程设计计算和使用的需要。
由于窗的四周与墙体相连,作用在玻璃上的风荷载由窗框传递给墙体,故不作受力杆件考虑,只需对选用的中梃进行校核。
2.1中挺的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“中挺”的各受荷单元基本情况如下图:
构件“中挺”的由以下各型材(衬钢)组合而成,它们共同承担“中挺”上的全部荷载:
(1).铝合金:
CP5531
(此处放置“CP5531”的截面图)
截面参数如下:
惯性矩:
121154.48
抵抗矩:
3848.18
面积矩:
2931.14
截面面积:
393.31
腹板厚度:
1.4
(2).铝合金:
YFR1204620
(此处放置“YFR1204620”的截面图)
1233275.32
18987.77
13808.8
891.99
2
(3).铝合金:
2.1.1中挺的刚度计算
1.CP5531的弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=E*I=70000*121154.48=8480813600
CP5531的剪切刚度计算
D(N.mm^2)=G*F=26000*393.31=10226060
2.YFR1204620的弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=E*I=70000*1233275.32=86329272400
YFR1204620的剪切刚度计算
D(N.mm^2)=G*F=26000*891.99=23191740
3.CP5531的弯曲刚度计算
4.中挺的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D(N.mm^2)=8480813600+86329272400+8480813600=103290899600
中挺的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D(N.mm^2)=10226060+23191740+10226060=43643860
2.1.2中挺的受荷面积计算
1.1的受荷面积计算(梯形)
A(mm^2)=(1800-800)*800/4=200000
2.1的受荷面积计算(梯形)
3.1的受荷面积计算(梯形)
A(mm^2)=(2400-800)*800/4=320000
4.1的受荷面积计算(三角形)
A(mm^2)=(900*900/2)/2=202500
5.1的受荷面积计算(梯形)
A(mm^2)=(4200-1200)*1200/4=900000
6.中挺的总受荷面积计算
A(mm^2)=200000+200000+320000+202500+900000=1822500
2.1.3中挺所受均布荷载计算
Q(N)=Wk*A
=745.139*1822500/1000000
=1358.016
2.1.4中挺在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.4.1在均布荷载作用下的挠度计算
1.CP5531在均布荷载作用下的挠度计算
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
QCP5531=Q总*(DCP5531/D总)
=1358.016*(8480813600/103290899600)
=111.501
本窗型在风荷载作用下,可简化为承受矩形均布荷载
Fmax(mm)=Q*L^3/(76.8*D)
=111.501*3000^3/(76.8*8480813600)
=4.62
2.YFR1204620在均布荷载作用下的挠度计算
QYFR1204620=Q总*(DYFR1204620/D总)
=1358.016*(86329272400/103290899600)
=1135.013
=1135.013*3000^3/(76.8*86329272400)
3.CP5531在均布荷载作用下的挠度计算
2.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.CP5531在均布荷载作用下的弯矩计算
=1358.016(8480813600/103290899600)
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*111.501
=156.1014
Mmax(N.mm)=Q*L/8
=156.1014*3000/8
=58538.02
2.YFR1204620在均布荷载作用下的弯矩计算
=1358.016(86329272400/103290899600)
=1.4*1135.013
=1589.0182
=1589.0182*3000/8
=595881.83
3.CP5531在均布荷载作用下的弯矩计算
2.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.CP5531在均布荷载作用下的剪力计算
按剪切刚度比例分配荷载
=1358.016*(10226060/43643860)
=318.193
=1.4*318.193
=445.4702
Qmax(N)=±
Q/2
=445.4702/2
=222.74
2.YFR1204620在均布荷载作用下的剪力计算
=1358.016*(23191740/43643860)
=721.631
=1.4*721.631
=1010.2834
=1010.2834/2
=505.14
3.CP5531在均布荷载作用下的剪力计算
2.1.5中挺在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.5.11产生的集中荷载对中挺作用产生的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A(mm^2)=(800*800/2)/2=160000
=160000
2.该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载
通过下边杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算
P(N)=(wk*A)/2
=(745.139*160000)/2/1000000
=59.611
3.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度
(1)CP5531在集中荷载作用下产生的跨中挠度
=59.611*(8480813600/103290899600)
=4.894
该分格下部任意点处的集中荷载,在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax(mm)=P*L1*L2*(L+L2)*sqrt(3*L1*(L+L2))/(27*D*L)
=4.894*2100*900*(3000*900)*sqrt(3*2100*(3000+900))/(27*8480813600*3000)
=0.26
该分格下部任意点处的集中荷载,产生的跨中挠度计算
Fmax(mm)=P*L2*(3*L^2-4*L2^2)/(48*D)
=4.894*900*(3*3000^2+4*900^2)/(48*8480813600)
(2)YFR1204620在集中荷载作用下产生的跨中挠度
=59.611*(86329272400/103290899600)
=49.822
=49.822*2100*900*(3000*900)*sqrt(3*2100*(3000+900))/(27*86329272400*3000)
=49.822*900*(3*3000^2+4*900^2)/(48*86329272400)
(3)CP5531在集中荷载作用下产生的跨中挠度
4.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩
(1)CP5531在集中荷载作用下产生的弯矩
=1.4*4.894
=6.8516
该分格下部任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax(N.mm)=P*L1*L2/L
=6.8516*2100*900/3000
=4316.51
(2)YFR1204620在集中荷载作用下产生的弯矩
=1.4*49.822
=69.7508
=69.7508*2100*900/3000
=43943
(3)CP5531在集中荷载作用下产生的弯矩
5.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力
(1)CP5531在集中荷载作用下产生的总剪力
=59.611*(10226060/43643860)
=13.967
=1.4*13.967
=19.5538
该分格下部任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax(N)=P*L1/L
=19.5538*2100/3000
=13.69
(2)YFR1204620在集中荷载作用下产生的总剪力
=59.611*(23191740/43643860)
=31.676
=1.4*31.676
=44.3464
=44.3464*2100/3000
=31.04
(3)CP5531在集中荷载作用下产生的总剪力
2.1.5.21产生的集中荷载对中挺作用产生的挠度、弯矩、剪力计算
通过上边杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算
该分格上部任意点处的集中荷载,在该任意点处产生的最大挠度计算
该分格上部任意点处的集中荷载,产生的跨中挠度计算
=4.894*1800*1200*(3000*1200)*sqrt(3*1800*(3000+1200))/(27*8480813600*3000)
=0.31
=4.894*1200*(3*3000^2+4*1200^2)/(48*8480813600)
=49.822*2100*900*(3000*900)*sqrt
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